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西安建筑科技大学硕士学位论文 it 配电系统绝缘参数测量技术研究 专 业：信号与信息处理 硕 士 生：冀维臻 指导教师：张立材 副教授 摘要 随着国民经济的飞速发展，各个行业对于能源管理的需求日益增长，因此，电 网的结构也趋于复杂，容量越来越大，怎样保证关键区域电网运行的安全与稳定 就显得尤为重要。it 配电系统以其独特的优点得到了越来越广泛的应用，其减少 了因电网绝缘故障而造成的重大损失，给工业生产带来巨大的经济效益。因此，it 系统的绝缘监测就成为了保证 it 配电系统安全稳定运行的重要环节。本课题将周 期脉冲激励信号与微处理器控制系统引入绝缘参数测量系统中，实现绝缘参数的 在线测量，提高了 it 配电系统的供电安全性与可靠性。 论文首先阐述目前国内外绝缘参数测量的研究现状以及常用方法。 然后针对现 有绝缘参数测量方法的缺点和不足提出基于周期脉冲激励信号的绝缘电阻和分布 电容的测量方法及相关计算仿真结果，同时根据相关标准设计绝缘参数测量系统 的硬件平台电路实现，并给出了软件实现流程图及函数功能列表，最后对系统软 硬件各项参数进行测试。 通过分析 it 配电系统单相接地故障及绝缘参数在线监测原理，总结出配电系 统母线绝缘电阻和分布电容的计算方法及过程，并且推导出具体的数学计算公式， 并根据该测量原理进行系统软硬件设计和研究，整个测量就是不断寻找被测绝缘 参数与已知内部测量量之间关系的过程，分为周期脉冲高电平持续期间和低电平 持续期间两个子过程，分别得到两个不同的计算公式，由此可以计算出所需要的 两个未知数。硬件电路基于 pic24h 微处理器芯片，其核心是测量电路，软件设计 实现中，每个程序模块均是一个单独的文件，最终通过绝缘参数计算程序调用将 各个部分串接成一个整体。 关键词：it 配电系统；绝缘参数；周期脉冲信号；pic24h 论文类型：应用研究 西安建筑科技大学硕士学位论文 research of insulating parameter measure in it power distribution system specialty：signal and information processing name：ji weizhen instructor：associate prof. zhang licai abstract with the rapid development of national economy, each aspect of industry have a growing demand for energy management, therefore, the structure of the power grid tend to be more and more complex, and its capacity is bigger, how to ensure the safety and stability of power grid in key areas are particularly important. it distribution system have been applied more and more with its unique advantages, it reduce the heavy loss caused by insulation fault and bring industry production huge economic benefits.so, insulation monitoring also become an important part of it power distribution system. based on the research of existing measuring insulation resistance method, bing the periodic impulsive stimulation signal and microcomputer control system in the insulation resistance measurement system in order to realize the online insulation resistance measurement,improve the security and reliability of it distribution power supply system. this paper first state the research status of measuring insulation resistance at home and abroad and commonly used measuring method.and then take the shortcomings and the insufficiency of existing measuring method into consideration, raise the measuring method of insulation resistance and capacitance that based on the periodic impulsive stimulation signal and give related simulation results, at the same time, design insulating parameter measurement systems hardware platform circuit implementation scheme according to relevant standards,and gives the software flow chart and function features list, finally test the parameters of the system hardware and software. through the analysis of distribution system it one-phase ground fault and insulating parameter online monitoring principle,summarize the computational method 西安建筑科技大学硕士学位论文 of the bus insulation resistance and capacitance, and deduce the concrete mathematics calculation formula, then design and develop the hardware and software in measurement system according to the principle of measuring insulation resistance. hardware circuit based on pic24h microprocessor chip, its core is the measurement circuit, software design and implementation, each program modules are all in a single file, eventually, through insulating parameter calculation procedure call each part of the combination of as a unit. key word: it power distribution system; insulation parameter; periodic impulsive excitation signal; pic24h type of thesis: application research 西安建筑科技大学硕士学位论文 i 目 录 1. 绪论 . 1 1.1 it 配电系统绝缘参数测量研究背景和意义 . 1 1.2 it 配电系统绝缘参数测量国内外研究现状 . 1 1.2.1 it 系统绝缘参数测量国内研究现状 . 2 1.2.2 it 系统绝缘参数测量国外研究现状 . 3 1.3 课题主要研究内容及论文章节安排 . 4 2. it 配电系统绝缘参数测量常用方法 . 5 2.1 单相接地监视 . 5 2.2 平衡电桥法 . 6 2.3 差流检测法 . 6 2.4 双频法 . 7 2.5 单频法 . 9 2.6 s 注入法 . 10 2.7 本章小结 . 11 3. 基于周期脉冲激励信号的绝缘参数测量 . 13 3.1 基于周期脉冲激励信号的绝缘参数测量基本原理 . 13 3.2 基于周期脉冲激励信号的绝缘参数测量仿真 . 17 3.2.1 周期脉冲激励信号绝缘参数测量仿真电路 . 18 3.2.2 仿真测量数据处理与计算 . 19 3.3 基于周期脉冲激励信号的绝缘参数测量仿真结果 . 20 3.3.1 基于周期脉冲激励信号的绝缘参数测量仿真结果分析 . 20 3.3.2 影响绝缘参数测量精度因素 . 22 3.4 本章小结 . 23 4基于 pic 24h 的 it 配电系统绝缘参数测量系统硬件设计 . 25 4.1 pic 24h 微处理器芯片简介 . 25 4.1.1 pic 24hj12gp202 微处理器硬件资源 . 25 4.1.2 pic 24hj12gp202 微处理器最小系统 . 26 4.2 it 配电系统绝缘参数测量电路设计 . 27 西安建筑科技大学硕士学位论文 ii 4.3 it 配电系统绝缘参数测量外围电路设计 . 28 4.3.1 系统电源电路设计 . 28 4.3.2 通信接口电路设计 . 30 4.3.3 显示驱动电路设计 . 30 4.3.4 报警电路设计 . 31 4.4 印制电路板设计 . 32 4.5 本章小结 . 33 5. 基于 pic 24h 的 it 配电系统绝缘参数测量系统软件设计 . 35 5.1 绝缘参数测量算法程序设计 . 36 5.2 绝缘参数测量系统主要辅助程序设计 . 37 5.2.1 绝缘参数 led 数码管显示程序 . 37 5.2.2 键盘扫描程序 . 39 5.2.3 a/d 转换程序 . 39 5.2.4 继电器控制程序 . 40 5.2.5 串行通信接口程序 . 40 5.3 本章小结 . 42 6. 绝缘参数测量系统调试及测试 . 43 6.1 绝缘参数测量系统调试 . 43 6.2 绝缘参数测量系统实测数据分析 . 45 6.3 本章小结 . 48 7. 总结与展望 . 49 致 谢 . 51 参考文献 . 53 攻读硕士学位期间成果 . 57 附录 . 59 西安建筑科技大学硕士学位论文 1 1. 绪论 1.1 it 配电系统绝缘参数测量研究背景和意义 矿井内、重要医疗场所以及一些关键性供电区域的电网普遍采用中性点不接 地(it)方式以提高供电安全性和可靠性 12。it 配电系统通过隔离变压器与 tn 配 电网耦合，因此两种配电系统间不存在直接电气连接，相互干扰小。当 it 配电网 相线绝缘电阻在正常范围内且母线对地分布电容较小时，配电系统存在单相接地 短路故障后，故障短路电流在一段时间内仍然保持在较小水平，同时三相线电压 仍然保持对称，不会影响电气设备供电，短时间内无需跳闸，保证了关键用电区 域供电连续性和可靠性 3。 随着电力系统容量的持续扩大，愈来愈趋于复杂和密集的配电网络极大的增 加了电力系统对地分布电容，同时环境温度、湿度、震动等多变的用电环境对用 电设备的影响不容忽视。 据统计， 电力系统 80%的故障来自于单相绝缘接地故障 4， 且不同接地情况下的故障接地电流幅值也有较大区别。因单相绝缘故障得不到及 时解决而引起相间短路，最终导致火灾等事故层出不穷，对人民群众的日常生活 及生命财产构成了极大威胁。 一般情况下，it 配电系统用电设备端保护接地可以确保操作人员人身安全。 it 配电系统最大的优点是发生单相接地故障后，其故障电流取决于非故障两相对 地分布电容值。在经高阻抗接地的 it 系统中，故障电流还同时受该阻抗的限制， 接地故障电压一般不超过 25v-50v，因此不会因为保险丝熔断引起切断故障线路 等保护操作，供电的持续性得到保证。同时，三线相电压依然保持对称，三相用 电设备仍可持续工作 1-2 小时，但此时的非故障相对地电压由相电压升高至线电 压，导致非故障相线的绝缘薄弱处再次接地，it 配电系统失去其优势。 it 配电系统所有设备外露可导电部分均通过独立 pe 线直接接地， 减小了各个 用电设备之间的电磁联系，所以 it 配电系统适于作为对电磁兼容性要求较高的高 精密仪器设备供电系统 567。 1.2 it 配电系统绝缘参数测量国内外研究现状 电力网的发展和电力科学技术的进步让人们逐渐加深了对电网中性点接地方 式的认识。最初，电网的中性点都是不接地的 8，当时的电网规模决定了其对地电 西安建筑科技大学硕士学位论文 2 容电流即单相接地故障电流很小，单相接地故障扩大为相间短路可能性较小。电 网对地电容电流随着电力系统容量的增加不断增大，由单相接地故障引起的相间 短路所造成的后果也越来越严重。电网中性点接地方式与供电安全性之间的关系 逐渐引起了人们的关注。 按配电系统中性点接地方式分类，可以分为 tn、tt 和 it，第一个字母表示 电源中性点与大地的关系，第二个字母表示电气设备外露导电部分与大地的关系， 具体可分为三大类五小类 91011： (1)tn 系统分为三类：tn-c 系统：电气设备外露导电部分通过 pen 线与 电源接地相连接，突出特点是 n 线与 pe 线合一。tn-s 系统：电气设备外露导 电部分通过 pe 线与电源中性点及接地相相连， n 线与 pe 线分开。 tn-c-s 系统： 在整个系统中， 在电气设备电源进线点之前 n 线与 pe 线合一， 电气设备电源进线 点之后 n 线与 pe 线则是分成独立两根线。 (2)tt 系统：供电系统接地与电气设备外露导电部分接地分开。 (3)it 系统：供电系统电源中性点不接地或者经高阻抗或经消弧线圈接地，电 气设备外露导电部分直接接地。为了衰减可能出现的过压及谐振现象，it 配电系 统电源端可以经高阻抗接地。 110kv 及以上电力系统中性点一般采用有效接地方式，60kv 及以下中低压配 电系统则采用中性点不接地、经高阻或经消弧线圈接地等非有效接地方式来提高 供电的可靠性 12。由于历史及环境条件等因素制约，不同的国家、地区同电压等 级配电网中性点接地方式存在很大差异，存在不同接地方式并存现象。美国、英 国、加拿大采用中性点直接接地以及经小电阻接地方式 13，日本一般采用中性点 不接地或经消弧线圈接地方式，西班牙较多采用中性点经阻抗接地方式，德国采 用经消弧线圈接地或中性点不接地方式 141516。 1.2.1 it 系统绝缘参数测量国内研究现状系统绝缘参数测量国内研究现状 对单相接地保护原理的研究开始于 1958 年 17。目前国内对电气设备绝缘性能 检测的主要方法是在设备停机的情况下利用兆欧表对电气设备绝缘性能做定期或 不定期检测，该检测方法对部门生产效率有很大影响。中国航天总公司二院 203 所与北京为尔福公司合作，成功研制出在线绝缘电阻测试仪。该仪器在线测试时 最大输入交流电压为 1000v，采用独特的回路保证在线时交流电压对测试精度影 响极小， 输出相互隔离的模拟量和数字量， 具有 rs-232 串行通信接口及报警功能。 其主要技术指标包括测试范围 100k-10m，分辨率 1k，精度 10k，响应时 西安建筑科技大学硕士学位论文 3 间小于 1s 18。 电力系统单相接地保护方案经历了从零序电流过流到无功方向保护，从基波 特征提取到五次谐波分解，从步进式继电器到群体比幅比相及首半波方案 17，仍 然有新的方案不断被验证，相关产品也层出不穷，如许昌继电器厂 zd 系列产品， 北京自动化设备厂 xjd 系列产品， 中国矿大 p-1 型微机检漏装置以及华北电力大 学研制的系列微机选线装置 19， 邯山电力自动化研究所研制 lh-02f 分散式小电流 接地微机选线装置，山东大学 ty 系列选线定位装置等 2021。与此同时，国内各部 门也在积极制定各种技术标准来规范绝缘监视装置的设计，如 jgj/t16-92民用 建筑电气设计规范 、gb 50333-2002医院洁净手术部建筑设计规范 、gb 16895.24-2005建筑物电气装置第 7-710 部分 。 1.2.2 it 系统绝缘参数测量国外研究现状系统绝缘参数测量国外研究现状 it 系统在国外的运用较国内来说早，it 系统绝缘监视方面的配套设施也比较 成熟。其中很多是针对某些特殊用途而研制的专用测量仪器如美国福禄克公司生 产的 fluck1508 是一款使用范围非常广泛的精密测量仪器， 测量对象包括交直流电 压系统中电缆、 电动机以及变压器等设备的接地耦合电阻、 绝缘电阻等。 fluckl508 绝缘测试仪提供了精确测量功能，可以在 0.01m 至 100m 的绝缘电阻范围内进 行测试，此外，其还具有储存、调用功能，可以在一组数据测试完成后自动存储。 进行导线绝缘性能测量时具有自动带电检测以及检测结束后自动放电功能。日本 生产的绝缘电阻测量仪 3007a 使用柱状图表示绝缘电阻值，闪烁符号表示外部交 流电压值，具有自动回零功能、跟踪、锁定功能以及蜂鸣警示功能，200ma 导通 测量电流、1ma 绝缘测试电流符合 iec61557 标准 2223。 德国的 bender 公司，德国的 esa grimma 公司以及意大利的 contrel 公司在医疗 it 配电系统及其配套设施的设计生产上处于领先地位，其主要的核心 技术是绝缘监视仪，如德国的本德尔公司研制的 it 系统绝缘监视仪以及故障线路 定位装置 irdh275 在我国医疗场所得到了广泛的应用，占据了相关领域的主要市 场 24。 国外相关标准有：德国 din vde0107、法国 nfc15-211、美国 nfpa99-1993、 iec60364-7-710、iec61557-8、61558-9、iec61558-15 等。 综上所述目前国内外研制的在线绝缘电阻检测仪存在测量范围小、测量精度 不高、操作不灵活、数据显示不够智能化等缺点。此外国外研制的在线绝缘电阻 西安建筑科技大学硕士学位论文 4 检测仪在测量范围和精度相对国内有很大的提高，但价格太昂贵，大大的限制了 it 系统绝缘参数测量仪在国内的大范围应用。 1.3 课题主要研究内容及论文章节安排 本论文的主要研究内容是基于周期脉冲信号的 it 系统绝缘参数的测量方法的 研究以及基于microchip pic24h系列16位高级微处理器的便携式绝缘电阻监测仪 软硬件平台的实现，在绝缘电阻测量新方法基础上提出绝缘电阻测量装置的总体 方案，并且实现了绝缘电阻测量装置软硬件相关设计，运用了信号处理技术、自 动测量技术、数字电子技术以及人工智能技术，实现了绝缘电阻和母线分布电容 的精密测量方案。 全文安排如下: 第 1 章主要介绍 it 配电系统绝缘参数测量研究的背景、目的和意义、相关技 术研究现状以及今后发展趋势。 第 2 章简要介绍 it 配电系统绝缘参数测量的几种常用基本方法，主要包括其 原理、公式、优缺点及应用场合等。 第 3 章首先介绍了基于周期脉冲信号的绝缘参数测量方法的基本原理，根据 原理阐述了如何搭建测量系统计算模型，并逐步推导出绝缘电阻和分布电容的计 算公式。然后利用 multisim 和 matlab 软件实现对上述计算方法的仿真测试，获 得仿真结果。 第 4 章详细介绍了 it 系统绝缘参数测量系统硬件模块设计及其技术指标，重 点介绍了每个硬件模块的电路组成、工作原理、模块功能以及相互之间的连接关 系。最后，简要说明了 pcb 印制电路板的制作过程。 第 5 章阐述针对第 4 章中搭建硬件实验平台所进行的相关软件设计与调试， 重点介绍了每个软件模块的构架与实现流程。 第 6 章介绍了绝缘参数测量电路软硬件调试方法及调试结果，并给出最终测 试结果。 第 7 章总结与展望，总结了在课题研究和撰写论文过程中所做的工作，着重 阐述在整个研究过程中所收获的经验与教训。 西安建筑科技大学硕士学位论文 5 2. it 配电系统绝缘参数测量常用方法 随着 it 配电系统在保证供电持续性方面的独特优势逐渐显现， 作为 it 配电系 统必要组成部分的绝缘参数测量技术也不断得到发展，从利用被测量的固有故障 特性到利用外部注入信号特征，绝缘参数测量精度不断提高。 2.1 单相接地监视 it 配电系统单相接地故障的发生并不会影响三相电压对称性，也就是说不会 影响用电设备正常工作，但这不意味着此时系统是安全的，因为第一，人体与带 电体发生接触时，人体有可能因与线电压之间存在直接导电回路而发生触电危险。 第二，非故障相的相电压升至线电压，绝缘薄弱处如再次发生接地则会引发电网 相间短路。单相接地故障必须得到有效的监视，必须在发现故障的最短时间内将 其排除。较早的单相接地故障监视采用绝缘指示灯，原理如图 2.1 所示。在没有发 生单相接地故障时 l1、l2、l3指示灯亮度相差不大，否则，故障相的指示灯熄灭， 而非故障相的指示灯变亮 25。 图 2.1 绝缘指示器工作原理图 在有些情况下，上述方法中的绝缘指示灯也可以用电压表来代替，这样电压 表就会直接的显示出被测相线电压值。通过判断三个电压表测量值的关系可以判 断是否发生单相接地故障，如图 2.2 所示。 图 2.2 电压表绝缘指示器 西安建筑科技大学硕士学位论文 6 该方法属于最初的传统绝缘监测方式，只适用于复杂程度较低的小规模电网， 只能对整个电网进行简单的绝缘状态监测，无法提供更加有效的监测数据，更无 法准确判断故障发生区域。目前无论是电网容量还是线路复杂度都大大超越从前， 这种简单的绝缘状态判断已经不能满足现代绝缘监测的需求。 2.2 平衡电桥法 该方法在直流系统的绝缘监测中得到了广泛的应用，其原理如图 2.3 所示。它 的突出缺点是对平衡电桥的电阻的精度要求比较高。绝缘监测装置设有接地点用 来测量该点对地电位，在运行过程中系统某处再次发生接地故障时容易引起继电 器误动，这就要求采用具有合适线圈电阻值的绝缘监测继电器 2627。 图 2.3 平衡电桥法原理 图 2.3 中 l+和 l-分别为配电系统正负母线，r+和 r-是正负母线对地绝缘电 阻，r 是检测装置内部检测电阻，j 为继电器检测电阻。当 r+和 r-的值处于正常 水平时，电桥达到平衡状态，只有很小的不平衡电流通过继电器，该电流不足以 驱动继电器动作。当 r+或 r-降低至特定的阈值之下后电桥将失去平衡，流过继电 器的电流足以驱动继电器动作，绝缘监测装置发出相应报警信号。该方法的最大 缺点是当 l+和 l-绝缘状况均等下降时继电器产生拒动 26，且无法实现绝缘故障分 支准确定位。 2.3 差流检测法 差流检测法通过不平衡电桥与直流漏电流传感器的结合实现对母线绝缘状况 及分支故障的检测，该方法最大的特点是无须向系统注入低频信号，因此不会干 扰被测系统，且与电网分布电容值无关，检测灵敏度较高。差流检测法原理如图 2.4 所示 28。 西安建筑科技大学硕士学位论文 7 图 2.4 差流检测法原理 图 2.4 中 k+和 k-为可控开关，l+和 l-分别为系统正负母线，r+和 r-分别为 正负母线对地绝缘电阻，r 为检测装置内部绝缘检测电阻。当 k+闭合 k-断开时， 正母线对地电压为 u+；当 k+断开 k-闭合时，负母线对地电压为 u-；若正负母线 间电压为 um。则可得式(2-1)： + + - - r/r r/r r/r r/r m m u ur u ur （2-1） 推导式(2-1)，得式(2-2)： r u uuu r r u uuu r m m （2-2） 式(2-2)可以计算正负母线绝缘电阻值， 更重要的是通过对 k+和 k-开关定时切 换，克服了传统平衡电桥检测法无法反应两极绝缘电阻同时均等下降的弊端。将 不平衡电桥与非接触式直流漏电流传感器相结合来实现绝缘故障支路的查找定位 功能，直流漏电流传感器可测量任一分支正负母线流过电流差值的大小及方向。 2.4 双频法 基于双频法测量原理的检测装置通过依次向电网某相与地之间注入由电势源 ef产生的频率为 f1和 f2两个低频正弦波信号，实现对故障相的绝缘检测。双频法 原理如图 2.5 所示 29。 西安建筑科技大学硕士学位论文 8 图 2.5 双频法测量原理 图 2.5 中 ea、eb、ec为发电机相电势，ca、cb、cc为负载支路对地分布电容， riso是故障相接地电阻。注入低频正弦波信号单独作用于中性点不接地电网时的等 效电路如图 2.6 所示。 图 2.6 信号源单独作用等效电路 设注入频率为 f1正弦信号，发生故障支路对地电压为 uf1，漏电流为 if1；注入 频率为 f2正弦信号，发生故障支路对地电压为 uf2，漏电流为 if2，由等效电路得如 下等式： 111 1 2 ffisoif iurjf cu （2-3） 222 2 2 ffisoif iurjf cu （2-4） 联立(2-3)与(2-4)式消去变量 ci得故障负载支路绝缘电阻 riso： 12 1221 2 22222 1 ff iso ffff u uk r k i ui u （2-5） 式(2-5)中k=f2/f1。 双频法测量原理的优点在于其测量原理简单，并且无需考虑故障相对地分布 电容对测量结果的影响。也就是为了实现这一优点导致变频控制装置结构较为复 杂，在一定程度上也限制了双频法的广泛应用。同时双频法涉及到加载信号的频 西安建筑科技大学硕士学位论文 9 率的选择问题，两种不同频率的选择对最后的计算结果有一定的影响。但是，两 种频率的选择都必须遵循同一个原则，就是将对工频的影响降低到最小的限度。 2.5 单频法 单频法向电网某相注入由电势源ef产生的频率为f的低频正弦波信号 30，其 原理如图2.7所示。 图 2.7 单频法测量原理图 图2.7中ea、eb、ec为发电机相电势，c1、ci、cn为负载支路对地分布电容， riso为故障相接地电阻。注入低频正弦波信号单独作用于中性点不接地电网时的等 效电路如图2.8所示。 这里可以忽略远小于被测绝缘电阻值及对地分布电容容抗值 的线路阻抗对测量结果的影响。 图 2.8 单频法等效电路图 设注入正弦波信号频率为f，母线对地电压为uf，无接地故障发生时，注入频 率信号交流电流i1in表达式如下： nfnfcnfn cjucjujxui)1 ( （2-6） 支路i对地绝缘降低相当于故障线路对地分布电容旁增加一个并联短路电阻 riso，其故障漏电流ii表达式如下： ifisofi cjurui （2-7） 式(2-6)与(2-7)中uf为注入信号源产生的母线对地电压；in为注入信号源在非故障 线路产生的漏电流；ii为注入信号源在故障线路产生的漏电流。 西安建筑科技大学硕士学位论文 10 双频法通过向电网注入两种不同频率的低频正弦波信号，由两种不同信号构 成系统在不同条件下的两个响应方程，消去方程中的电容分量实现消除被测母线 对地分布电容对测量结果的影响。 求解方程（2-7）得到故障支路测量阻抗方程： 2 2 2 )(1)(1cr cr j cr r i u z iso iso iso iso i f （2-8） z的实部和虚部表示为： 2 )(1 cr r zr iso iso e （2-9） 2 2 )(1 cr cr zi iso iso m （2-10） 实际it配电系统电网电缆线路对地分布电容值一般在f级别，采用低频正 弦信号注入时存在1(risoc)2,不难得到riso： 2 )(1 cos cr r i u zrr iso iso eiso （2-11） 单频法克服了双频法变频控制装置复杂等弊端，但由于采用近似算法，单频 法的测量精度稍有不足。 2.6 s 注入法 s信号注入法选线原理没有利用it系统单相接地故障量，而是利用发生单相 接地故障时pt原边被短接， 通过暂时处于不工作状态的故障接地相向系统注入一 个特殊信号电流，然后检测跟踪该信号电流通路实现故障相选线定位。 注入信号电流流通回路特点： （1）注入信号电流仅在故障线路中流通； （2）注入信号电流仅在故障线路的故障相中流通； （3）注入信号电流在故障相经接地故障点返回到pt一次的中性接地点 31； 配电网发生单相接地故障时，注入信号电流仅在接地故障线路中流通，而正 常线路中没有注入信号电流且注入信号电流仅在变电站和接地故障点之间的线路 中流通，越过接地故障点后，注入信号电流消失，因此，只要检测跟踪注入信号 电流便能准确定位接地故障线路，这就是基于注入信号电流的单相接地故障选线 及定位原理。 西安建筑科技大学硕士学位论文 11 s信号注入法可用来实现图2.9所示馈线复杂树状配电网故障寻址， 当在gnd 处发生单相接地故障，在各分支始端安装分支注入信号电流检测装置s，装置将采 集到的故障电流信号经滤波、放大、鉴频及选频等处理后送入mcu，一旦检测到 注入信号电流 34，立即通过 gprs无线通信模块向电网主机报告接地故障分机编 号。 s信号注入法线路接地故障定位判断依据如下： （1）选线判据：s信号注入配电网后，实时检测各支路出线口是否存在注入 信号，检测到s信号的支路可以确定为故障支路。 （2）定位判据：接地故障点定位于最后一个检测到s信号的支路和第一个没 有检测到s信号的支路之间。 图 2.9 复杂树状配电网故障定位 2.7 本章小结 本章主要介绍了几种常见的绝缘电阻测量的方法以及它们各自的优缺点和应 用场合，单相接地监视法是比较传统的方法，它不能提供更加详细、有效的资源 和信息。平衡电桥法和差流检测法都是利用了电桥平衡的原理，具有较高的检测 效率。双频法、单频法和s注入法都是向被测网络注入外部信号，具有广泛的应 用前景。未来绝缘监测的发展趋势一定是多种检测方法的有机结合，构造多个判 断依据，对多判据提供的故障信息进行融合，得出一个可靠的检测结果。 西安建筑科技大学硕士学位论文 13 3. 基于周期脉冲激励信号的绝缘参数测量 3.1 基于周期脉冲激励信号的绝缘参数测量基本原理 it配电系统发生单相绝缘故障后，其非故障相相电压会升高为线电压，此时 供电系统虽然可以持续工作，但是故障系统长时间的运行可能导致非故障相绝缘 薄弱的地方再次发生绝缘故障而导致相间短路，从而引发火灾等严重事故。所以 对系统是否发生单相绝缘故障的监测就显得尤为重要。根据民用建筑电器设计 规范(jgj 16-2008)第7.2.3条规定 35，it 配电系统必须配备绝缘监视仪。绝缘监 视仪的作用就是实时的监测线路的绝缘状况。在it系统发生单相接地故障后能在 最短的时间内发出报警信息，避免发生严重事故。绝缘监视仪判断系统绝缘状况 的主要方法就是测量系统母线绝缘电阻，根据绝缘电阻值来判断母线是否发生接 地故障。 文献36中绝缘监测所采用的测量母线绝缘电阻的方法是在电网对地之间施 加一定频率的对称方波信号，信号的负荷就是电网对地的绝缘电阻和电网对地的 分布电容的并联。在测量端测量的电压跌落值就可以反映绝缘电阻值下降。当绝 缘电阻值下降到预先设定阈值之下时便触发报警信号。 文献36中所述方法的不足之处在于其必须通过调节分布电容适配旋钮来确 定方波信号周期，从而减小电网分布电容对绝缘电阻测量的影响。由此可以看出 该方法的明显